Marcelina Jureczko*, Aleksandra Ziembińska-Buczyńska*, Katarzyna Glińska-Lewczuk**, Paweł Burandt**, Szymon Kobus**, Sylwia Lew**, Krystian Obolewski***
*Politechnika Śląska, Gliwice; **Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn; ***Uniwersytet Kazimierza Wielkiego, Bydgoszcz
Streszczenie
Polskie pobrzeże jest bogate w jeziora słonawe o charakterze estuariów. Należą do nich jeziora Niziny Gardnieńsko-Łebskiej. Każdy z tych akwenów ma własną specyfikę hydrologiczno-ekologiczną, co skutkuje faktem, że wiedza na temat tych dynamicznych ekosystemów wodnych jest niepełna i wymaga rozszerzenia.
W ramach eksperymentu badano bioróżnorodność bakteryjną w jeziorach Łebsko i Sarbsko w różnych porach roku. Materiał do badań stanowił materiał bakteriologiczny, pochodzący z przefiltrowania próbek wody tych jezior. W celu zbadania różnorodności biologicznej wykorzystano łańcuchową reakcję polimerazy – PCR (ang. Polymerase Chain Reaction), połączoną z elektroforezą w gradiencie czynnika denaturującego – DGGE (ang. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis). Markerem molekularnym wykorzystanym w badaniach był fragmentu genu kodującego 16S rRNA. Różnorodność biologiczną badano ze względu na gradient zasoleniowy oraz inne zmiany fizyko-chemiczne i biologiczne, wywoływane następującymi po sobie porami roku, oraz występującymi w obrębie zbiornika w zależności od głębokości. Efekty eksperymentu udokumentowano w postaci zdjęć w świetle ultrafioletowym rozdziału w gradiencie czynnika denaturującego produktów PCR, na podstawie których wykonano analizę densytometryczną, obliczono współczynnik podobieństwa Dice’a, indeks bioróżnorodności Shannona oraz utworzono dendrogramy na podstawie algorytmu najbliższego sąsiada.
Badania wykazały, że bioróżnorodność zbiorowiska w trakcie trwania eksperymentu nie była stała i wahała się od stosunkowo ubogiej do przeciętnie bogatej genotypowo. Najniższe wartości indeksu Shannona obserwowano latem, co miało związek z fluktuacjami zasolenia i wysoką temperaturą. O tej porze roku zaobserwowano także spadek współczynnika podobieństwa Dice’a w jeziorze Łebsko. Sytuacja taka nie miała miejsca w jeziorze Sarbsko. W projekcie wykazano, iż jezioro Sarbsko ma bardziej stałą różnorodność bakteryjną, na co wskazują mniejsze fluktuacje wartości indeksu bioróżnorodności Shannona. Zaobserwowano nieznaczną zmianę struktury genotypowej w cyklu sezonowym w jeziorze Sarbsko, co obrazują dendrogramy, na których widać stopniowe różnicowanie się zbiorowisk bakterii. Temperatura w różnych porach roku również wpłynęła na różnorodność biologiczną bakterii. Ponadto zaobserwowano związek między bioróżnorodnością i stężeniem tlenu. Podczas eksperymentu nie było zmian w poziomie pH, więc parametr ten nie miał wpływu na bakterie.
Słowa kluczowe
bakterie, bioróżnorodność, estuaria, PCR-DGGE
Dynamics of Seasonal Changes in Bacterial Biodiversity in Coastal Lakes: Łebsko and Sarbsko
Abstract
The Polish shore of the Baltic Sea is rich in brackish lakes of estuarine character. One of them are lakes of the Gardnieńsko-Łebska Lowland. Each of these reservoirs has its own hydrological and ecological specificity, which results in the fact that knowledge about these dynamic water ecosystems is incomplete and requires further researches.
The aim of this work was to study seasonal changes in bacterial diversity in coastal brackish lakes: Sarbsko and Łebsko. Biodiversity was studied for salinity gradient, as well as physicochemical and biological changes (caused by seasons and depth of the reservoir from which the test material was taken). To monitor the genotypic variation of individual microorganisms and estimate biodiversity of the bacterial community in the settlement and to estimate the genotype complexity of the samples PCR-DGGE method (polymerase chain reaction, combined with denaturing gradient gel electrophoresis) was used. The molecular marker used in the studies was a fragment of the 16S rRNA gene. The effects of the experiment were documented in the form of photos in the ultraviolet light of the PCR-DGGE products, on the basis of which densitometric analysis was performed, Dice similarity coefficient and Shannon biodiversity index was calculated, and dendrograms were created based on the nearest neighbor algorithm.
The research showed that the biodiversity of the community during the experiment was not constant and ranged from relatively poor to average genotypically rich. The lowest values of the Shannon index were observed in the summer, which was related to salinity fluctuations and high temperature. In the summer, a decrease in the similarity of Dice in the Łebsko lake was also observed. Such a situation did not take place in Sarbsko. The project showed that Sarbsko has a more stable bacterial diversity, which is indicated by smaller fluctuations in the Shannon biodiversity index. It was observed that bacteria genotypic structure has changed slightly in seasonal cycle in tha Sarbsko lake, as dendrograms show. Temperature through the seasons also influence the bacterial biodiversity. What is more relation between biodiversity and oxygen concentration had been noticed. During the experiment there were no changes in pH level and this parameter has not got influence on bacteria.
Keywords
bacteria, biodiversity, estuaries, PCR-DGGE
Pełny tekst / Full text
PDF (Polish)
